Methodensammlung Technik

Berufspädagogik / TDipl.-Ing. Stefan Fl

Industriemeister Metall

Methodensammlung Technik

echnikdidaktik

etcher

der Wirtschaft am NiederrheinBildungszentrum

Teil I Allgemeine Hinweise zum Problemlösen 2

Inhaltsverzeichnis Teil I

Allgemeine Hinweise zum Problemlösen

1 Zielsetzung der Methodensammlung ..............................................................................3 2 Problemlösungsmethoden ...............................................................................................4 3 Problemarten ...................................................................................................................5 4 Grundsätzliche Vorgehensweisen bei der Problemlösung ..............................................6 5 Handhabung der Methodensammlung ............................................................................8 6 Auswahlschema technikspezifische Lösungsmethoden...................................................9 7 Auswahlschema allgemeine Lösungsmethoden.............................................................10 Teil II

Sammlung der Lösungsmethoden

Teil III

Literaturhinweise


1 Zielsetzung der Methodensammlung Die Methodensammlung dient als didaktisches Hilfsmittel für die neue

Industriemeisterausbildung Metall im Bereich der handlungsspezifischen Qualifikation,

mit dem Schwerpunkt Technik. Zielsetzung der Methodensammlung ist die Unterstützung

einer methodisch geleiteten Lösung komplexer Problemstellungen aus der

Industriemeisterpraxis. Die Sammlung kann sowohl im Bereich der Ausbildung als auch

im Bereich der betrieblichen Praxis Verwendung finden. Sie richtet sich an alle

Beteiligten des Ausbildungsprozesses:

• an die Dozenten zur Unterrichtsvorbereitung und methodischen Strukturierung des

Unterrichts,

• an die Teilnehmer als hilfreiche Informationsquelle zur selbstständigen und

systematischen Bearbeitung von Lernaufgaben,

• an die Prüfer als Anhaltspunkte für die Beurteilung von methodengeleitetem Vorgehen

im Rahmen der schriftlichen und mündlichen Prüfung.

Methodensammlung

Dozenten Hilfsmittel zur methodische Strukturierung des Unterrichts und zur Unterstützung der Lösungsfindung

Prüfer Anhaltspunkte für die Prüfung methodischer Lerninhalte

Teilnehmer Hilfsmittel zum selbstständigen und systematischen Bearbeiten der Lernaufgaben

Die Methodensammlung versteht sich als offenes Konzept, das entsprechend der

vorgegebenen Systematik der Problemkategorisierung erweitert werden kann.

Aus diesem Grund sind im Auswahlschema für die Lösungsmethoden zusätzlich freie

Zeilen vorgesehen und der Lösungsteil ist als Blattsammlung aufgebaut, die beliebig

erweitert werden kann.


2 Problemlösungsmethoden

Um eine zielgerichtete und schnelle Auswahl der geeignetsten Lösungsmethode zu

ermöglichen, ist in den Auswahlschemata (6/7) eine Einteilung der Problemlösemethoden

vorgenommen worden. Hierbei werden allgemein einsetzbare Lösungsmethoden von

technikspezifischen Methoden grundsätzlich unterschieden.

Allgemein einsetzbare Methoden

Diese Methoden sind nicht an einen bestimmten Technikbereich gebunden und können

vielseitig zur Lösung höchst unterschiedlicher Probleme eingesetzt werden. Die

Methoden werden zum großen Teil auch zur Lösung nicht technischer

Problemstellungen angewandt. Dadurch bieten diese Methoden eine große Einsatzbreite

und sind zur Unterstützung der Lösung eines breiten Spektrums unterschiedlicher

Problemstellungen geeignet. Hierin bedingt liegt auch ihr Nachteil, denn sie liefern

keine fachlich tiefergehenden Lösungsansätze.

hohe Anwendungsbreite

geringe Anwendungstiefe

Allgemein einsetzbare Methoden

Technikspezifische Methoden

Diese Methoden dienen zur Unterstützung der Lösung typischer Probleme aus einem

bestimmten Technikbereich oder für einen bestimmten Anwendungsfall. Diese

Lösungsmethoden können zumeist nicht auf andere Problemstellungen übertragen

werden, haben aber den Vorteil, dass sie in der Regel fachlich detaillierte

Lösungsansätze bieten.

Technikspezifische Methoden

hohe Anwendungstiefe

geringe Anwendungsbreite


3 Problemarten Syntheseprobleme

Syntheseprobleme sind Problemstellungen, die man lösen kann, indem man aus

verschiedenen Elementen etwas Neues konstruiert (synthetisiert). Endprodukt des

Lösungsprozesses ist immer ein neues Objekt. Dieses neue Objekt kann ein konkretes

Bauteil oder eine Baugruppe sein, aber auch ein Prozess oder ein Arbeitsplan, der neu

geschaffen wird.

Beispiele: • das Anfertigen eines Bauteils aus einem Halbzeug,

• die Montage einer Anlage oder Maschine,

• das Entwerfen eines Arbeitsplans.

Analyseprobleme

Elemente, Einzelteile, Teilprozesse, usw......

neues Bauteil oder neuer Prozess

Analyseprobleme sind Problemstellungen, bei denen der Gegenstand oder der Prozess

vorgegeben ist und untersucht werden muss. Dies geschieht zumeist durch eine Zerlegung

in dessen Einzelteile und deren Untersuchung (konkret oder gedanklich).

Typische Analyseprobleme aus dem Bereich der Technik sind die Fehlersuche oder die

Suche nach Schwach- oder Gefahrenstellen in Anlagen, Maschinen oder Prozessen.

Beispiele: • Fehlersuche in Anlagen oder Maschinen,

• Bewertung von konkreten Anlagen, Maschinen oder Lösungskonzepten,

• Funktionen erkennen.

Analyseergebnis, Fehlerermittlung, usw. ....

Untersuchung/Analyse durch Aufteilung in Baugruppen oder Teilsysteme

Bestehende Anlage, Maschine, Lösungsvorschlag, usw. .......


4 Grundsätzliche Vorgehensweisen bei der Problemlösung Probleme können grundsätzlich - und das trifft nicht nur auf den Bereich der Technik zu -

entweder eher intuitiv (z. B. durch spontane Einfälle) oder eher systematisch und

analytisch gelöst werden. Beide Methoden haben Vor- und Nachteile, so dass weder die

eine, noch die andere generell vorzuziehen ist. Welche Vorgehensweise am besten

geeignet ist, muss vielmehr im jeweiligen Einzelfall entschieden werden. Manchmal bietet

es sich auch an, eine Kombination aus beiden Strategien einzuschlagen.

Intuitiv betonte Methoden

Intuitiv betonte Methoden sind Methoden, die gezielt eine intuitive Lösungsfindung

anregen. Dies erfolgt meistens durch Assoziationen und/oder gruppendynamische

Effekte. Durch vorgegebene Regeln wird der Ablauf des intuitiven Lösungsprozesses

gesteuert, so dass innerhalb vorgegebener Zeiträume verschiedene Lösungsansätze

gefunden werden. Die bekannteste Methode aus diesem Bereich ist das

„Brainstorming“.

Überwindung der Lösungsbarriere durch eine Idee oder einen Einfall.

Lösungsbarriere

Problem- stellung

Lösung


Systematische Methoden

Die systematischen Methoden ermöglichen Lösungen durch bewusst schrittweises

Vorgehen. Die Arbeitsschritte sind beeinflussbar und mitteilsam. Systematisches

Vorgehen schließt Intuition nicht aus. Bei dem systematischen Vorgehen versucht man

durch bewusstes Analysieren, Variieren, Kombinieren oder Prüfen Lösungsansätze

zu gewinnen. Eine typisch systematische Vorgehensweise ist der Einsatz von

Ordnungsschemata, wie zum Beispiel dem „morphologischen Kasten“.

1.Arbeitsschritt 2. Arbeitsschritt 3. ................

Überwindung der Lösungsbarriere durch systematische Arbeitsschritte

Lösungsbarriere

Problem- stellung

Lösung


5 Handhabung der Methodensammlung Bei der Entwicklung der Methodensammlung wurde besonders auf eine hohe

Benutzerfreundlichkeit geachtet. Ausgangspunkt der Benutzung stellt grundsätzlich die

Verwendung der Auswahlschemata auf den Seiten 9 und 10 dar. Zunächst sollte man sich

vergewissern, ob ein Analyse- oder ein Syntheseproblem vorliegt. Als nächsten Schritt

empfiehlt es sich zu überprüfen, ob für das vorliegende Problem eine technikspezifische

Lösungsmethode in Frage kommt (siehe Auswahlschemata 6, S.9). Die hier aufgeführten

spezifischen Lösungsmethoden haben den Vorteil, dass sie speziell auf die jeweiligen

Fachgebiete abgestimmte Lösungsansätze bieten. Wenn keine der speziellen

Lösungsmethoden in Frage kommt, kann auf die allgemein einsetzbaren Methoden

zurückgegriffen werden. Hierbei muss man sich entscheiden, ob man eher intuitiv oder

systematisch vorgehen möchte. Bitte berücksichtigen Sie, dass die intuitiv orientierten

Methoden oft nur innerhalb von Gruppen genutzt werden können. Natürlich können die

aufgeführten Methoden auch in Kombination (systematisch/intuitiv) angewandt werden.

Die folgende Grafik zeigt den typischen Benutzungsweg.

nein ja

Anwenden der ausgewählten Lösungsmethode

3) Auswahl einer allgemeinen Lösungsmethode nach der Vorgehensweise: intuitiv oder systematisch?

2) Überprüfen, ob eine technikspezifische Lösungsmethoden vorliegt.

1) Überlegen, um welchen Problemtyp es sich handelt: Analyseproblem oder Syntheseproblem?


Systematik Arbeitsplandaten Instandsetzung

1.4

Fehlersuche Fehlerbaumanalyse

1.5

Inspektionscheckliste 1.6

Auswahlplan Instandhaltungs- strategien

1.1

Instandhaltungsstrategien 1.2 Arbeitsplan Instandsetzung 1.3

Analyseprobleme

1. Instandhaltung

Problemstellung

2. Montage

Struktur des Montageprozesses

2.1

Grundtypen des Montageablaufs

2.3

Struktur des Montageprozesses 2.1 Planungsablauf der Montage 2.2 Grundtypen des Montageablaufs 2.3 Auswahl der Organisationsform der Montage

2.4

Auswahl von Zeitermittlungs-verfahren für Montagearbeiten

2.5

3. Fertigung

FFK

6. Auswahlschema technikspezifische Lösungsmethoden

ertigungsgeertigungskoostengerech

Syntheseprobleme

Kostengerechte Fertigung 3.3 Fertigungskosten 3.2

rechte Gestaltung 3.1 sten 3.2 te Fertigung 3.3


7. Auswahlschema allgemeine Lösungsmethoden

systematisch intuitiv systematisch intuitiv Vorgehen

Analyseprobleme Syntheseprobleme

Problemstellung

Systemtechnische Analyse

5.1

Flussdiagramm

4.8

Morphologisches Schema

4.5

Methode der Faktorrisierung

5.2

Bewertungsliste

5.3

Bewertungsskala

5.4

Brainstorming

4.1 Problemlösungs-baum

4.4

Galeriemethode

4.2 MorphologischesSchema

4.5

Methode 635

4.3 Vorwärtssuche

4.6

Rückwärtssuche

4.7

Flussdiagramm

4.8

Projekt-Management Projektstruktur- plan

4.9

Projekt-Management Projektablauf- plan

4.10

Projekt-Management Projekttermin- plan

4.11

Teil II Lösungsmethoden

Bereich

Instandhaltung

Auswahlplan

Instandhaltungsstrategien

1.1

Legende: A: Ausfallstrategie S: starr periodisch D: Inspektionsstrategie E :volle Instandsetzung M: minimale Instandsetzung I :individuelle Instandsetzung K: komplexe Instandsetzung


Bereich

Instandhaltung


(Teil1)

1.2

hoher Aufwand für die Ermittlung des Istzustands genaue Angaben über das Verschleißverhalten der Bauelemente sind notwendig

weitgehende Ausnutzung des Abnutzungsvorrats genaue Planung der Austauscharbeiten möglich

Nachteile Vorteile

Inspektionsstrategie


Bereich

Instandhaltung


(Teil 2)

1.2

Hoher Aufwand für die Ermittlung der Austauschzeitpunkte Kein volles Ausnutzen des Abnutzungsvorrats

Minimierung der Ausfallzeiten der Maschinen Genaue Planung der Austauscharbeiten

Nachteile Vorteile

Vorbeugende Instandhaltung


Bereich

Instandhaltung

Instandhaltungsstrategien (Teil 3)

1.2

Vorteile Nachteile

Volle Ausnutzung der Lebensdauer der Bauteile

d für die Instandhaltung

Geringer Planungsaufwan

Zeitpunkt des Schadenseintritts ist nicht planbar Instandsetzungsarbeiten unter Zeitdruck Kosten durch Maschinenstillstand

Feuerwehrstrategie


Bereich

Instandhaltung

Arbeitsplan Instandsetzung

1.3

Beispiel für einen Arbeitsplan

INSTANDSETZUNGSARBEITSPLAN

Kolbenverdichter IS-Plan-Nr. IS – K 15 Bezeichnung Anlage/Maschine Auftrags-Nr. 48 33 56 Ident-Nr. VDS – VDA.01 - KVD Positions-Nr. Klassifikations-Nr. VDS – VDA - KVD Standort Bau 68

Ventilwechsel Art der Arbeit Erstellt am 26.10.93 Gültig von 28.10.93 Erstellt von Franz Gültig bis 28.11.93

HW Vorg.- Nr. Arbeitsablauf T

AK BGr Arbeitsmittel

Mat.- Pos.

SI- Anf.

01 Auftrag vorbereiten, Bodenbelag und Werkzeug transportieren und auslegen 88 2 S BB, WZ

02 Kompressor komplett abbinden 284 2 S Blind- scheiben

03 Ventildeckel demontieren 29 2 S SI-15 04 Ventil mit Ventilkorb herausziehen 3 2 S

05 Ventil von Ventilkorb demontieren und reinigen 15 2 S

06 Ventil, Ventilkorb, Ventilsitz kontrollieren und reinigen 28 2 S 53

07 Ventil austauschen 35 2 S 08 Ventilsitzfläche tuschieren und schleifen 83 1 S

09 Ventildeckel, -anlagefläche und Schrauben reinigen und kontrollieren 30 1 S

10 Ventil an Ventilkorb montieren 22 2 S

11 Ventil mit Ventilkorb einsetzen 9 2 S

Legende: T= Zeitangabe der Planzeit in Minuten HW= Handwerker AK = Arbeitskräfteanzahl BG = Berufsgruppe/ Gewerk In Anlehnung an Werner, Georg – Wilhelm, Praxishandbuch Instandhaltung


Bereich

Instandhaltung

Arbeitsplan Instandsetzung (Kopiervorlage)

1.3

INSTANDSETZUNGSARBEITSPLAN

IS-Plan-Nr. Bezeichnung Anlage/Maschine Auftrags-Nr. Ident-Nr. Positions-Nr. Klassifikations-Nr. Standort

Art der Arbeit

Erstellt am Gültig von Erstellt von Gültig bis

HW Vorg.- Nr. Arbeitsablauf T

AK BGr Arbeitsmittel

Mat.- Pos.

SI- Anf.

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

Legende: T= Zeitangabe der Planzeit in Minuten HW= Handwerker AK = Arbeitskräfteanzahl BG = Berufsgruppe/ Gewerk


Bereich

Instandhaltung

Systematik Arbeitsplandaten Instandsetzung

1.4

Objekt

Objekt-Identnummer Objektbenennung Bezeichnung des Schädigungsteils

Instandsetzungstätigkeit

Bezeichnung der Maßnahme bzw. des Arbeitsvorganges

Dauer ArbeitskräfteanzahlBerufsgruppe/ Ausführende Struktureinheit

Ausführungsort

Betriebs- bzw. Arbeitsmittel

Art Menge

Material

IdentifizierungBezeichnung Menge

Arbeits- und Umweltsicherheitsangaben

Arbeits- und Sicherheitsrichtlinien Arbeits- und Umweltschutzmittel

Instandsetzungsmaßnahme/-Vorgang


Bereich

Instandhaltung

Fehlerbaumanalyse

1.5

Die Fehlerbaumanalyse FBA gehört zur Gruppe der Risikoanalysen. Die logischen Abhängigkeiten zwischen Funktionsausfällen auf Teile-, Komponenten- und Systemebene werden in Form einer Baumstruktur wiedergegeben. Für einen bestimmten Fehler werden die möglichen Ursachen und deren Verknüpfungen ermittelt. Mit der FBA lässt sich somit die Sicherheit bzw. Fehleranfälligkeit eines Systems beurteilen. Die wichtigsten Schritte der FBA lassen sich kurz wie folgt charakterisieren: 1. Systemanalyse 2. Funktionen erkennen und negieren 3. Gründe für die nicht Erfüllung suchen fehlerhaftes Wirkprinzip fehlerhafte Gestalt fehlerhafter Werkstoff fehlerhafte Eingangsgrößen (Stoff, Energie, Signal) nicht normale Einflüsse

4. Ermittlung von Bauteilen und Funktionselementen, auf welche sich ein Fehler auswirken kann. 5. Aufstellung des Fehlerbaums 6. Auswertung des Fehlerbaums

In Anlehnung an Pahl/Beitz 1993, S.621


Bereich

Instandhaltung

Inspektionscheckliste

1.6

Beispiel für eine Inspektionscheckliste Wartungs-/Inspektionscheckliste

Kolbenverdichter STE 372 WI-Plan-Nr. Bezeichnung Anlage/Maschine Auftrags-Nr. Ident-Nr. VDS – VDA.01 – KVD.01 Positions-Nr. Klassifikations-Nr. Standort

Art der Arbeit


HW Zyklus Maßn.-Nr. Maßnahme/Tätigkeit T

AK BGr R Tage BZArbeitsmittel

Überprüf- und Einstellwerte

1 Zylinderkühlräume spülen – Stufe 1 4,5 2 S m 30 S

2 Kühlmäntel spülen – Stufen 2 und 3 15,5 2 S m 30 S

3 5 Lager der Kurbelwelle kontrollieren 7,5 2 S m 30 S

4 Fundamentschrauben auf Festsitz kontrollieren 1,0 2 S m 30 S

5 Getriebeölpumpe kontrollieren 1,5 1 S w 7 L

6 Tropföler auffüllen und kontrollieren 0,5 1 S w 7 L 207

Legende: T= Zeitangabe der Planzeit in Minuten HW= Handwerker AK = Arbeitskräfteanzahl BG = Berufsgruppe/ Gewerk In Anlehnung an Werner, Georg – Wilhelm, Praxishandbuch Instandhaltung


Bereich

Instandhaltung

Inspektionscheckliste (Kopiervorlage)

1.6

Wartungs-/Inspektionscheckliste

WI-Plan-Nr. Bezeichnung Anlage/Maschine Auftrags-Nr. Ident-Nr. Positions-Nr. Klassifikations-Nr. Standort

Art der Arbeit


HW Zyklus Maßn.-Nr. T

AK BGr R Tage BZArbeitsmittel

Überprüf- und Einstellwerte

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Legende: T= Zeitangabe der Planzeit in Minuten HW= Handwerker AK = Arbeitskräfteanzahl BG = Berufsgruppe/ Gewerk


Bereich

Montage Struktur des Montageprozesses

2.1

(in Anlehnung an Miese, 1976, S. 71))


Bereich

Montage Planungsablauf der Montage

2.2

(in Anlehnung an Miese, 1976, S. 71)


Bereich

Montage Grundtypen des Montageablaufs

2.3

Die Abbildung zeigt typische Grundtypen von einphasigen und mehrphasigen Montageabläufe, wie sie zur Montage von einfachen bis mittel komplexen Produkten in der Industrie angewandt werden.

Legende: ET = Einzelteil BG= Baugruppe P = Produkt M = Montage (in Anlehnung an Miese, 1976, S. 80)


Bereich

Montage

Auswahl der Organisationsform der Montage

2.4

(in Anlehnung an Miese, 1976, S. 102)


Bereich

Montage Auswahl von Zeitermittlungsverfahren

2.5


Bereich

Fertigung

Gestaltungsrichtlinien (geschweißte Bauteile)

3.1

(Pahl/Beitz 1993, S. 388)


Bereich

Fertigung

Gestaltungsrichtlinien (Drehen- und Bohrbearbeitung)

3.1

(Pahl/Beitz 1993, S. 384-385)


Bereich

Fertigung/Kosten

Fertigungskosten (1. Zusammensetzung)

3.2

( Koller 1994, S. 255)


Bereich

Allgemeine intuitive Methode

Fertigungskosten (2. Anteil an Gesamtkosten)

3.2

( Koller 1994, S. 254)


Bereich

Fertigung

Kostengerechte Fertigung (Teil 1)

3.3

(Koller 1994, S. 245)


Bereich

Fertigung


3.3

(Koller 1994, S. 246)


Bereich

Fertigung


3.3

(Koller 1994, S. 247)


Bereich

Allgemeine intuitive Methode

Brainstorming (Gedankensturm)

4.1

Prinzip: Eine Gruppe von aufgeschlossenen Menschen aus unterschiedlichen Erfahrungsbereichen produziert neue Ideen ohne Vorurteile und lässt sich von geäußerten Gedanken zu weiteren neuen Vorschlägen anregen. Grundregeln: 1. Keine Kritik 2. Quantität vor Qualität ! Viele Ideen 3. Ideen anderer aufgreifen und weiterentwickeln 4. Alles ist erlaubt! Freies Gedankenspiel

Rahmenbedingungen: 1. Sitzungsraum ohne Störungen in angenehmer Umgebung. 2. Anzahl der gleichberechtigten Teilnehmer 4 bis 9. 3. Neutraler Moderator hält alle Ideen unbewertet und vollständig fest. 4. Zeitlichen Verlauf planen, z.B. arbeitsfreien Vormittag mit 1 bis 2 Stunden vorsehen. Hinweise für die Durchführung: Quantität vor Qualität; d.h., bei steigender Anzahl geäußerter Ideen

vergrößert sich die Chance eine gute Idee zu finden. Kein Konkurrenzdenken; d.h., die einzelnen Teilnehmer sollen nicht aus

persönlichen Gründen Gedanken oder Ideen zurückhalten und auch Ideen anderer übernehmen. Keine Kritik; d.h., Killerphrasen wie "Das geht nicht!" oder "Das haben

wir schon immer so gemacht!" sind verboten. Sitzungsort möglichst außerhalb der gewohnten Arbeitsatmosphäre. Teilnehmer möglichst aus unterschiedlichen Bereichen, jedoch aus einer

hierarchischen Ebene. Dadurch wird ein sehr großes Wissensgebiet abgedeckt und es entwickelt sich kein Konkurrenzdenken.


Bereich

Gestaltungsprobleme

Galeriemethode

4.2

Prinzip: Die Galeriemethode verbindet Einzelarbeit mit Gruppenarbeit und eignet sich besonders gut für die Lösung von Gestaltungsproblemen, da die Lösungsvorschläge in Form von Skizzen angefertigt werden. Die Regeln und der Ablauf sind dem des Brainstorming ähnlich. Ablauf: 1) Einführungsphase In dieser Phase wird das Problem durch den Gruppenleiter oder Moderator dargestellt und erklärt. 2) Ideenbildungsphase I (etwa 15 min) Es erfolgt zunächst in getrennter Arbeit der einzelnen Gruppenmitglieder eine intuitive Lösungssuche mit Hilfe von Skizzen und zweckmäßigen Erläuterungen. 3) Assoziationsphase (etwa 15 min) Die bisherigen Ergebnisse der Ideenbildungsphase 1 werden zunächst in einer Art Galerie aufgehängt, damit alle Gruppenmitglieder diese erfassen und darüber diskutieren können. Das Ziel dieser Assoziationsphase ist es, die Ergebnisse kritisch zu betrachten und durch ergänzende oder verbessernde Vorschläge neue Ideen zu gewinnen. 4) Ideenbildungsphase II Die aus der Assoziationsphase gewonnenen Einfälle oder Erkenntnisse werden nun von den Gruppenmitgliedern verwertet und in Form eines endgültigen Vorschlags festgehalten. 5) Auswertungsphase: Alle entstandenen Vorschläge werden gesichtet, geordnet und auch gegebenenfalls noch vervollständigt. Die erfolgversprechendsten Ansätze werden ausgewählt. (siehe auch Auswahlschemata)?


Bereich

Ideenfindung

Methode 635 4.3

Prinzip: Sechs Gruppenmitglieder schreiben jeweils drei Vorschläge auf, die dann von den anderen Mitgliedern einzeln weiterentwickelt werden. Daraus ergibt sich, dass jede Idee am Ende fünfmal überarbeitet wurde. Für drei Lösungsideen sind jeweils ca. 5 Minuten vorgesehen. Ablauf: a) Vorbereitung • Einladung von sechs Teilnehmern aus unterschiedlichen Bereichen • Erarbeiten eines geeigneten Formblatts für diese Methode • Sicherung der Störungsfreiheit während der Gruppensitzung b) Durchführung • Jeder Teilnehmer schreibt auf seinen Vordruck drei Lösungsalternativen • Die Vordrucke werden an den Nachbarn weitergegeben. • Nach der Durchsicht dieser Alternativen entwickelt jedes Mitglied die

notierten Lösungsansätze weiter und schreibt diese dann ebenfalls auf den

Vordruck

• Die Vordrucke werden wieder weitergegeben und die bisherige Vorgehensweise wiederholt Rahmenbedingungen: 1. Sitzungsraum ohne Störungen in angenehmer Umgebung. 2. Sechs gleichberechtigte Teilnehmer in einer Gruppe. . 3. Kein Moderator erforderlich, Protokoll entsteht automatisch. 4. Zeitlichen Verlauf planen, z.B. arbeitsfreien Vormittag mit 1 bis 2 Stunden vorsehen.


Bereich

Lösungsfindung

Problemlösungsbaum

4.4

Die Methode des Problemlösungsbaums wird eingesetzt, um alle Alternativen zu erfassen, die sich zur Lösung einer Problemstellung anbieten. Das Ergebnis ist eine Baumstruktur mit sich verzweigenden Ästen. Jede Verzweigung erfolgt nach einem bestimmten Kriterium zur Unterteilung der Bereiche in Unterpunkte. Zuerst werden die Hauptkriterien zur Unterscheidung festgelegt, die eine elementare Aufgliederung bewirken. Erst in den Folgeverzweigungen werden weniger entscheidende Unterschiede zwischen den Alternativen getroffen. Eine Rangordnung der Gliederungskriterien ist von den besonderen Bedingungen des Anwendungsfalls abhängig und lässt sich nicht allgemein festlegen. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel eines Problemlösungsbaums für die Auswahl eines Transportsystems. Bei komplexen Problemen besteht die Gefahr, dass der Baum durch eine zu große Anzahl von Verzweigungen unübersichtlicht wird. In diesem Fall müssen für die entsprechenden Teilbereiche separate Baumstrukturen angelegt werden. Grundsätzlich sollten nicht mehr als fünf Gliederungsstufen gewählt werden.

Beispiel: Auswahl eines geeigneten Fügeverfahrens nach der Methode des Problemlösungsbaums

Stoffschlüssig Formschlüssig Kraftschlüssig

Schweißen Löten

Weichlöten Hartlöten

Kupferlot Silberlot

Fügeverfahren


Bereich

Lösungsfindung

Morphologischer Kasten (Beispiel)

4.5

Die Abbildung zeigt ein Beispiel für die Lösungsfindung mit Hilfe eines morphologischen Kastens. Dem Morphologischen Kasten liegt als Aufgabenstellung die Erstellung eines Gesamtlösungskonzeptes für eine Armbanduhr, zu Grunde.

( in Anlehnung an Conrad, 1998, S.104)


Bereich

Lösungssuche Methode der Vorwärtssuche

4.6

Die Methode der Vorwärtssuche ist eine Vorgehensweise, bei der man versucht, ausgehend von der Problemstellung alle nur denkbaren oder möglichen Lösungswege einzuschlagen. Sie entspricht zu großen Teilen einer natürlichen, intuitiven Vorgehensweise. Durch systematisches Variieren lässt sich anhand von Kriterien oder Merkmalen, das Lösungsfeld gezielt vergrößern, um einen vollständigen Überblick über sämtliche Lösungsalternativen zu gewinnen. Die entgegengesetzte Vorgehensweise ist die Methode des Rückwärtsschreitens (vgl. 4.7).

Beispiel: Suche nach einer geeigneten Welle-Nabe Verbindung

(Abbildung in Anlehnung an Pahl, 1993, S. 71)


Bereich

Lösungssuche Methode des Rückwärtssuche

4.7

Bei dieser Methode geht man nicht von der Anfangssituation des Problems, sondern von der angestrebten Zielsituation aus. Dementsprechend beginnt man im ersten Schritt mit einer möglichst genauen Definition des Entwicklungsziels. Dabei wird ein Idealsystem nicht im eigentlichen Sinne entworfen, vielmehr existiert es als theoretisches System nur auf einer gedanklichen Ebene. Wesentliches Merkmal dieses Idealsystems sind optimale Bedingungen, so z. B. ideale Umgebungsverhältnisse ohne irgendwelche Störeinflüsse. Die Lösungssuche erfolgt rückwärtsschreitend von dieser gedanklichen Zieldefinition. Es werden nur solche Lösungselemente verfolgt, die mit der Zieldefinition im Einklang stehen. Dieses Vorgehen ist zur Erstellung von Arbeitsplänen üblich, die der Bearbeitung eines fest vorgegebenen Werkstücks (Zielsituation) dienen. Problematisch bei diesem Verfahren ist allerdings die Festlegung eines "Lösungsziels", denn nicht in allen Fällen ist von vornherein ein ideales Lösungsziel eindeutig erkennbar. Beispiel: die Berechnung eines Drehmomentes an einem Zahnrad Ausgangspunkt der Lösung sind bei diesem Vorgehen nicht gegebene Werte, sondern die Zielgröße, das Drehmoment. Ausgehend von der allgemeinen Bestimmungsformel werden die weiteren erforderlichen Größen ermittelt.

Allgemeine Formel zur Berechnung von Drehmomenten:

M = F* l

Berechnungsformel für die maßgebenden Kraft ermitteln

Berechnungsformel für den maßgebenden Hebelarm ermitteln

l= dw /2 F= Fu * tan αw

Bestimmung des Eingriffswinkels αw

Bestimmung des Wälzkreisdurchmessers dw

Bestimmung der Umfangskraft Fu

Die ermittelten Teilergebnissen (Fu, αw, dw) rückwirkend in die Formeln einsetzen und das Drehmoment berechen M=( Fu * tan αw* dw/ )/2

Ziel: Drehmomentenbestimmung


Bereich

Ablaufplanung

Flussdiagramm

4.8

Ein Flussdiagramm ist die grafische Darstellung von Schrittfolgen. Nach einem Startpunkt werden die verschiedenen Handlungsanweisungen eines Ablaufes als Symbole dargestellt.

Die wichtigsten Symbole: Vorteile:

• komplexe Abläufe sind auf Vollständigkeit prüfbar • Überschaubarkeit • Aufdecken von unlogischen Verknüpfungen • gleichzeitig als Dokumentation verwendbar

Beispiel: Flussdiagramm zur Darstellung eines Programmablaufs

Start / Ende Handlung/ Operation Verzweigung Anbindung Verbindung


Bereich

Lösungssuche Projektstrukturplan

4.9

Erster Schritt der Projektplanung ist die Anfertigung eines Projektstrukturplanes. Zu diesem Zweck wird das Projekt in überschaubare und abgrenzbare Aufgaben zerlegt, um eine Übersicht über alle Aktivitäten zu gewinnen. Die einzelnen Aufgaben werden hierarchisch gegliedert im Zusammenhang dargestellt. Typische Gliederungseben sind: Hauptaufgabe Teilaufgabe Arbeitspaket

Der Projektstrukturplan kann objektbezogen oder funktionsorientiert sein. Beispiel: Filmkamera

Filmkamera

1. mechanisches System

2. elektrisches System

3. Gehäuse

1.1 Optik

1.1.1 Entwurf

1.1.2 Konstruktion

1.1.3 Fertigung

1.2 Filmtransporte

2.1 Belichtungs- messung

3.1

2.2 Autofocus 3.8

Montage


Bereich

Projektmanagement Projektablaufplan

4.10

Im Projektablaufplan erfolgt die Festlegung der zeitlichen Reihenfolge der Abarbeitung der Arbeitspakete, die im Projektstrukturplan festgelegt wurden . Hierbei muss entschieden werden ob die einzelnen Arbeitspakete sequentiell oder parallel abgearbeitet werden. Beispiel:Filmkamera

1. mechanisches

System

2.2 Autofocus

1.2 Filmtransport

1.1 Optik

1.1.1 Entwurf

1.1.2 Konstruktion

1.1.3 Fertigung

1.4

3. Gehäuse

2.1 Belichtungs- messung

3.8 Montage

2. elektrisches System


Bereich

Projektmanagement Projektterminplan

4.11

Im Projektablaufplan erfolgt die Festlegung, wer die einzelnen Arbeitspakete bis zu welchem Zeitpunkt bearbeitet haben soll. Für jedes Arbeitspaket muss verbindlich festgelegt werden: Anfangstermin Endtermin Bearbeiter Verantwortlicher

Die Darstellung des Projektterminplans kann auf unterschiedlicher Weise erfolgen. Die am weitesten verbreitete Form der Darstellung ist die Tabelle. Eine weitere Möglichkeit der Darstellung ist der Zeitstrahl. Beispiel für einen tabellarischen Projektterminplan.:

Termin Nr. Arbeits- Paket

Verantwortlich von bis

1.1 Emsig 15.2. 18.3. 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6


Bereich

Analyse

Systemtechnische Analyse

5.1

Die Anwendung der systemtechnischen Analyse ist immer dann hilfreich wenn es darum geht, den Aufbau und die Wirkungsweisen komplexer Anlagen und Maschinen zu verstehen. Dabei wird das Gesamtsystem (z. B. Anlage oder Maschine) in eine überschaubare Anzahl von Teilfunktionen unterteilt. Die Darstellung der Teilfunktionen erfolgt nach dem „black box“– Prinzip. Jede Funktion hat Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen, die immer auf die drei Basisgrößen: Stoff, Information und Energie zurückzuführen sind Beispiel für eine systemtechnische Analyse einer Windkraftanlage:

elektrische Energie

Windge-schwindig-keit

Windkraft in mech. Energie wandeln

Drehzahl vergrößern

mech. Energie wandeln in elektrische Energie

Drehzahl steuern

Dreh-moment verändern

Wind-kraft


Bereich

Lösungssuche

Methode der Faktorisierung

5.2

Das Gesamtproblem wird in abtrennbare – bedingt voneinander unabhängige -

Teilprobleme zerlegt, die zunächst gesondert gelöst werden. Die Teilaufgaben sind durch die

Entflechtung zumeist leichter lösbar als das Gesamtproblem. Dabei muss natürlich die

Verbindung der Teilprobleme zum Gesamtzusammenhang berücksichtigt werden.

Abschließend muss geprüft werden, ob sich die Teillösungen auch zwangsläufig zu der

angestrebten Gesamtlösung der Problemstellung führen, oder ob noch weitere Faktoren

berücksichtigt werden müssen.

( in Anlehnung an Pahl/Beitz 1993, S. 73)


Bereich

Lösungsbewertung

Bewertungsskalen

5.3

Bewertungen ( z. B. von Lösungsvarianten) werden in der Regel anhand von Bewertungsmaßstäben mit unterschiedlichen Zahleneinteilungen vorgenommen. Damit eine eindeutige Beurteilung vorgenommen werden kann, muss der Bezug zwischen Zahlenwert und Bedeutung allgemeinverbindlich festgelegt werden. Im Bereich der Technik haben sich zu diesem Zweck zwei Bewertungsmaßstäbe durch gesetzt. Die Wertskala nach VDI 2225 Richtlinie mit einer Einteilung von 0 bis 4 Punkten und die feiner eingeteilte Wertskala nach der Nutzwertanalyse mit einer Einteilung von 0 bis 10 Punkten. Zusätzlich besteht noch die Möglichkeit, die Bewertung durch Gewichtungsfaktoren weiter zu differenzieren. 6 Nutzwertanalyse

Pkt. Bedeutung 0 absolut unbrauchbare Lösung 1 sehr mangelhafte Lösung 2 schwache Lösung 3 tragbare Lösung 4 ausreichende Lösung 5 befriedigende Lösung 6 gute Lösung mit geringen

Mängeln 7 gute Lösung 8 sehr gute Lösung 9 über die Zielvorstellung

hinausgehende Lösung 10 Ideallösung

Richtlinie VDI 2225 Pkt. Bedeutung

0

unbefriedigend 1

gerade noch tragbar 2

ausreichend 3

gut 4

sehr gut


Bereich

Lösungsauswahl

Auswahlliste

5.4

Das unten abgebildete Schema dient zur systematischen Auswahl der geeignetsten Lösungsvariante aus einer Anzahl von Lösungsvorschlägen, die zum Beispiel durch eine „Brainstorming“-Sitzung entstanden sind. Vorgehen: 1) Die einzelnen Lösungsvarianten durchnummerieren. 2) Beurteilungskriterien festlegen, formuliert als positive Anforderung. 3) Jede Lösungsvariante anhand der Kriterien bewerten (+/-/?) 4) Entscheidung treffen, welche Lösungsvariante weiterverfolgt wird

( in Anlehnung an Pahl/Beitz 1993, S. 196)

Teil III Literatur

III. Literaturverzeichnis Boy, J. (1999) Projektmanagement, Grundlagen, Methoden, Techniken Offenbach Hellfritz, H. (1978) Innovation via Galeriemethode Königstein Hoffmann, H. J. (1979) Wertanalyse Berlin Koller, R. (1994) Konstruktionslehre für den Maschinenbau Berlin Miese, M. (1976) Systematische Montageplanung in Unternehmen mit Kleinserienproduktion Essen Pahl, Beitz (1993) Konstruktionslehre, Methoden und Anwendung Berlin, Heidelberg Schlicksupp, H. (1992) Ideenfindung Würzburg VDI-Richtlinie 2225 (1990) Technisch- wirtschaftliches Bewerten Düsseldorf, Beuth Verlag Werner, Georg - Wilhelm Praxishandbuch Instandhaltung, Loseblattsammlung Stand 2001 WEKA Fachverlag für technische Führungskräfte

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